[논문 리뷰] Mott dissociation of D-mesons at the chiral phase transition and anomalous J/Psi suppression

D. Blaschke, G. Burau외 1명|ArXiv.org|2000. 06. 28.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 3인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 CERN NA50 Pb-Pb 충돌에서 관측된 이례적인 J/ψ 억제 현상을 설명하기 위해, 열린 피온 매질에서 임계 효과를 통해 J/ψ 분해 단면적을 증가시키는, 카이랄 상전이 시 D-메손의 몰트 분해가 기여한다는 것을 제안한다. 온도에 따라 변화하는 스펙트럼 함수를 포함한 수정된 글라우버 모델을 사용하여, 몰트 전이가 반응 임계값을 낮추어 $E_T \sim 40$ GeV 근처에서 억제율에 임계적 증가를 유도함을 보여주며, 이는 실험 데이터와 정성적으로 일치한다.

ABSTRACT

We investigate the in-medium modification of the charmonium breakup processes due to the Mott-effect for D-mesons at the chiral phase transition. A model calculation for the process J/Psi+pi --> D+D^*+ h.c. is presented which demonstrates that threshold effects in the thermal averaged breakup cross section can be explained as a Mott transition where final state quark-antiquark bound states enter the continuum of resonant states at the QCD phase transition. Applications to heavy-ion collisions within a modified Glauber model scenario and the phenomenon of anomalous J/$ψ$ suppression in the CERN NA50 experiment are addressed.

연구 동기 및 목표

• 표준 핵자체 흡수 모델과 다름없이 $158$ AGeV에서 CERN NA50 Pb-Pb 충돌에서 관측된 이례적인 J/ψ 억제 현상을 설명하기 위해.
• 카이랄/해리개방 상전이 근처에서 D-메손의 몰트 효과가 채론늄 분해 단면적을 어떻게 수정하는지 조사하기 위해.
• 열역학적 장 이론과 스펙트럼 함수를 사용하여 $J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^* + \text{h.c.}$ 반응의 매질 내 거동을 모델링하기 위해.
• 몰트 분해에 의한 임계값 증가가 $E_T \sim 40$ GeV에서 J/ψ 억제의 급격한 감소를 재현할 수 있는지 테스트하기 위해.
• 중량 쿼크온 상태와 개방된 쿼크-반쿼크 분해를 이용한 양성핵-강입자 매질 진단 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 매질 내 분해 과정을 통해 J/ψ 자기에너지의 허수부를 계산하기 위해 열역학적 그린 함수 기법을 사용한다.
• 최종 상태 입자의 열적 스펙트럼 함수를 포함하여 $J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^*$ 반응에 보른 근사법을 적용한다.
• D-메손을 위한 온도 의존성 브라이트-바이너 스펙트럼 함수를 사용하여 매질 내 분해 단면적 $\sigma^*(s)$ 를 모델링한다.
• 핵자 흡수와 종방향 팽창을 고려한 수정된 글라우버 모델을 도입하며, $n(t) \propto t_0/t$ 를 만족한다.
• 피온 스펙트럼 함수를 매질 의존성 요소로 간주하여 피온이 온-쉘인지 공진 상태인지 결정한다.
• 최종 상태 분포 함수 ($f_{D_i} \approx 0$) 는 무시하고 밀도가 낮은 근사에서 $\Sigma^{<}$ 를 무시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 카이랄 상전이 시 D-메손의 몰트 분해가 NA50에서 관측된 J/ψ 억제의 임계값 유사 행동을 설명할 수 있는가?
• RQ2 D-메손의 매질 내 스펙트럼 함수는 J/ψ의 열평균 분해 단면적에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 QCD 상전이 근처에서 분해 단면적의 증가가 $E_T \sim 40$ GeV에서 J/ψ 억제의 임계적 상승을 유도하는가?
• RQ4 매질에 의해 수정된 단면적을 포함한 수정된 글라우버 모델이 NA50 데이터를 어느 정도 재현할 수 있는가?
• RQ5 몰트 전이가 상전이 기간 동안 유대된 쿼크-반쿼크 상태를 공진 연속체 상태로 전환시키는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 카이랄 상전이 시 D-메손의 몰트 분해는 임계값 낮추기로 인해 $J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^*$ 분해 단면적에 임계적 증가를 유도한다.
• 모델은 $E_T \sim 40$ GeV 근처에서 J/ψ 억제에 임계값 유사 행동을 예측하며, NA50 실험에서 관측된 이례적인 억제 현상과 정성적으로 일치한다.
• 매질 내 분해 효과를 고려한 억제 비율(실선)은 핵자 흡수 기준선(점선)보다 더 급격한 감소를 보이며, 실험 데이터와 더 잘 일치한다.
• 브라이트-바이너 형태로 모델링한 D-메손 스펙트럼 함수의 온도 의존성은 몰트 전이 온도 근처에서 증가를 이끈다.
• 스펙트럼 함수와 열적 피온 분포를 통해 매질 효과를 포함함으로써 진공 단면적에 비해 효과적인 분해 속도가 크게 증가한다.
• 모델은 몰트 효과가 표준 핵자 흡수 또는 디바이 스크리닝과는 다를 바 있는 이례적인 J/ψ 억제 메커니즘을 제공할 수 있음을 시사한다.